Zagęszczarki płytowe, ubijaki stopowe i tzw. skoczki należą do maszyn, w których elementy gumowo-metalowe pracują w wyjątkowo trudnych warunkach. Wibroizolator nie jest tutaj zwykłą gumową podkładką tłumiącą drgania. Musi jednocześnie przenosić ciężar zespołu napędowego, wytrzymywać gwałtowne zmiany kierunku obciążenia, pracować przy tysiącach cykli drgań oraz ograniczać przenoszenie wibracji na ramę i operatora.
Do tego dochodzą czynniki środowiskowe typowe dla placu budowy: pył mineralny, piasek, błoto, woda, smary, olej silnikowy oraz rozlane paliwo. Z tego względu źle dobrana poduszka może popękać lub rozwarstwić się znacznie szybciej, niż wynikałoby to z samego czasu pracy maszyny.
W praktyce serwisowej zużycie amortyzatorów często objawia się początkowo zwiększoną amplitudą drgań, zmianą zachowania maszyny podczas zagęszczania albo nietypowym przemieszczaniem się zespołu silnika względem ramy. Jeżeli takie objawy zostaną zignorowane, niewielki element gumowo-metalowy może pośrednio doprowadzić do luzowania połączeń śrubowych, pękania uchwytów, uszkodzenia przewodów oraz zwiększonego obciążenia innych podzespołów.
Dlaczego zwykły amortyzator przemysłowy nie nadaje się do zagęszczarki?
Jednym z najczęstszych błędów przy naprawach jest dobieranie zamiennika wyłącznie według średnicy gumy i gwintu.
Dwa amortyzatory o wymiarach 50 × 30 mm i gwincie M10 mogą wyglądać niemal identycznie, a mimo to mieć zupełnie inną trwałość.
Powodem jest sposób obciążenia.
Typowy amortyzator przemysłowy może być zaprojektowany przede wszystkim do pracy osiowej, czyli ściskania wzdłuż swojej osi.
W zagęszczarce sytuacja jest bardziej złożona. Poduszka może być jednocześnie:
* ściskana,
* rozciągana,
* ścinana poprzecznie,
* skręcana,
* obciążana dynamicznie.
Szczególnie niebezpieczne są siły ścinające. W trakcie pracy mechanizmu wibracyjnego silnik, płyta robocza i rama wykonują względem siebie niewielkie, ale bardzo szybkie przemieszczenia.
Jeżeli amortyzator ma niewłaściwą geometrię albo mieszankę gumową, może dojść do koncentracji naprężeń w strefie połączenia gumy z metalową płytką.
Efektem nie zawsze jest pęknięcie samej gumy. Bardzo często następuje oderwanie elastomeru od elementu metalowego.
Poduszka nadal może wtedy wyglądać na kompletną, ale mechanicznie praktycznie przestaje spełniać swoją funkcję.
Budowa amortyzatora gumowo-metalowego
Typowa poduszka zagęszczarki składa się z:
* korpusu elastomerowego,
* jednej lub dwóch stalowych płytek,
* gwintowanych trzpieni albo tulei,
* warstwy łączącej gumę z metalem.
W zależności od konstrukcji spotyka się między innymi:
* trzpień–trzpień,
* gwint wewnętrzny–gwint wewnętrzny,
* trzpień–gwint wewnętrzny,
* płytka montażowa–trzpień.
Najważniejszy jest jednak nie sam kształt, ale jakość całego zespołu.
W przypadku elementów pracujących dynamicznie połączenie gumy z metalem powinno być wykonane w sposób zapewniający trwałe związanie podczas procesu wulkanizacji.
Jakość połączenia rubber-to-metal ma kluczowe znaczenie, ponieważ właśnie na granicy dwóch materiałów pojawiają się bardzo duże naprężenia ścinające.
Jeżeli powierzchnia metalu została źle przygotowana, zastosowano niewłaściwy system adhezyjny albo proces wulkanizacji był nieprawidłowy, guma może odspoić się od blachy nawet wtedy, gdy sam elastomer nie jest jeszcze zużyty.
Twardość gumy – dlaczego nie zawsze twardsza znaczy lepsza?
W amortyzatorach maszyn budowlanych często spotyka się elastomery o twardości około 60–70 °ShA, ale nie należy traktować tej wartości jako uniwersalnej dla każdej zagęszczarki.
Twardość wpływa jednocześnie na:
* ugięcie pod obciążeniem,
* zdolność pochłaniania drgań,
* odporność na ściskanie,
* reakcję na siły poprzeczne,
* obciążenia przekazywane na ramę.
Zbyt miękka poduszka może doprowadzić do nadmiernego przemieszczania się silnika lub zespołu napędowego. W skrajnym przypadku elementy maszyny zaczynają uderzać o ograniczniki albo ramę.
Zbyt twarda poduszka może natomiast ograniczyć skuteczność wibroizolacji.
Wtedy część energii drgań, która powinna zostać pochłonięta przez elastomer, trafia bezpośrednio do konstrukcji i uchwytów operatora.
Dobór twardości powinien więc wynikać z masy podzespołu, liczby punktów podparcia, geometrii amortyzatora oraz charakteru drgań.
Nie powinno się zastępować poduszki 60 °ShA wersją 80 °ShA tylko dlatego, że „będzie mocniejsza”.
Odporność na paliwo i olej
W zagęszczarkach bardzo częstą przyczyną degradacji gumowych elementów jest kontakt z benzyną, olejem napędowym lub olejem silnikowym.
Wystarczy niewielki wyciek ze zbiornika, przewodu albo gaźnika, żeby elastomer przez wiele godzin pozostawał zwilżony paliwem.
Jeżeli zastosowana mieszanka nie jest dostatecznie odporna na węglowodory, mogą pojawić się:
* pęcznienie gumy,
* zmiękczenie,
* utrata sztywności,
* trwałe odkształcenie,
* pogorszenie przyczepności do metalu.
W praktyce do elementów narażonych na kontakt z olejem i paliwem stosuje się między innymi mieszanki na bazie NBR, jednak rzeczywistą kompatybilność należy zawsze oceniać dla konkretnego medium, temperatury i czasu ekspozycji.
Kontakt sporadyczny z kilkoma kroplami oleju to zupełnie inne warunki niż stałe zanurzenie elementu w paliwie.
W wypożyczalniach warto szczególnie kontrolować okolice gaźnika, zbiornika i przewodów paliwowych. Poduszki zabrudzone olejem często nie są czyszczone przez użytkownika, a długotrwałe działanie medium może znacząco przyspieszyć degradację gumy.
Objawy zużycia poduszki zagęszczarki
Zużycia amortyzatora nie należy oceniać wyłącznie po tym, czy guma została całkowicie zerwana.
Do najważniejszych objawów należą:
* pęknięcia powierzchniowe i strukturalne,
* naderwania gumy przy metalowej podstawie,
* rozwarstwienie połączenia metal–guma,
* deformacja korpusu,
* wyraźne spłaszczenie,
* pęcznienie elastomeru,
* zmiana twardości,
* przesunięcie osiowe trzpienia,
* korozja metalowych elementów,
* nadmierny luz zespołu silnika.
Szczególnie niebezpieczne są pęknięcia biegnące wokół trzpienia lub wzdłuż metalowej płytki.
Mogą wskazywać, że element zaczął oddzielać się od metalowego zbrojenia.
Rozwarstwienie gumy od blachy
Oderwanie gumy od metalowej płytki jest jednym z typowych uszkodzeń wibroizolatorów stosowanych w zagęszczarkach.
W początkowym stadium może być widoczna tylko niewielka szczelina.
Pod wpływem kolejnych cykli obciążenia pęknięcie rozwija się wzdłuż powierzchni połączenia.
Po pewnym czasie metalowy trzpień lub płytka zostają całkowicie oddzielone od korpusu gumowego.
Jeżeli jedno z czterech mocowań ulegnie takiej awarii, trzy pozostałe zaczynają pracować pod większym obciążeniem.
Z tego względu przy widocznym zużyciu jednego elementu warto zawsze sprawdzić komplet poduszek.
W wielu przypadkach rozsądniejsze jest wymienienie całego zestawu niż jednej sztuki pracującej obok kilku mocno zużytych amortyzatorów.
Pęcznienie gumy pod wpływem paliwa
Powiększenie średnicy, nienaturalna miękkość oraz lepka powierzchnia gumy mogą świadczyć o niekompatybilności elastomeru z medium.
Taka poduszka nie powinna być dalej eksploatowana tylko dlatego, że nie jest pęknięta.
Spęczniała guma ma inne właściwości mechaniczne niż element nowy.
Zmienia się jej:
* sztywność,
* ugięcie,
* odporność na rozciąganie,
* odporność na ścinanie.
W efekcie układ wibroizolacji zaczyna działać w sposób nieprzewidywalny.
Jak uszkodzona poduszka wpływa na maszynę?
Amortyzator oddziela wibrujący zespół od pozostałej konstrukcji.
Kiedy jego parametry się zmieniają, zmienia się również sposób przekazywania sił.
Może to prowadzić do:
* zwiększonego drgania silnika,
* luzowania śrub,
* pękania uchwytów i wsporników,
* uszkodzeń zbiornika paliwa,
* pękania przewodów,
* pogorszenia komfortu pracy,
* nietypowego prowadzenia maszyny.
W skrajnych przypadkach uszkodzona poduszka może doprowadzić do kontaktu elementów, które normalnie nie powinny się ze sobą stykać.
Wibracje a operator – znaczenie HAV
W przypadku ręcznie prowadzonych zagęszczarek bardzo istotne są drgania przenoszone na dłonie i ramiona operatora.
Dyrektywa 2002/44/WE określa wymagania dotyczące ekspozycji pracowników na drgania mechaniczne. Dla drgań przenoszonych na układ ręka–ramię określono wartość działania A(8) na poziomie 2,5 m/s² oraz wartość graniczną 5 m/s², odniesione do ośmiogodzinnego okresu pracy.
Nie oznacza to, że wymiana amortyzatora automatycznie „zapewnia zgodność” z dyrektywą.
Poziom ekspozycji zależy również od:
* konstrukcji maszyny,
* stanu technicznego całego układu,
* rodzaju podłoża,
* sposobu pracy,
* czasu ekspozycji operatora,
* stanu uchwytów i innych elementów tłumiących.
Uszkodzone amortyzatory mogą jednak zwiększać ilość energii drgań przekazywanej na konstrukcję i ręce operatora, dlatego ich stan powinien być jednym z punktów okresowej kontroli technicznej.
PN-EN 500-4 a pomiar wibracji zagęszczarek
PN-EN 500-4:2011 dotyczy bezpieczeństwa maszyn do zagęszczania i określa wymagania szczegółowe dla tej grupy urządzeń.
Dla serwisu szczególnie istotny jest fakt, że norma zawiera normatywny załącznik dotyczący pomiaru drgań ręka–ramię w ręcznie prowadzonych wibracyjnych maszynach do zagęszczania gruntu.
Oznacza to, że stan układu antywibracyjnego nie jest jedynie kwestią komfortu użytkownika. Wibracje operatora są jednym z istotnych aspektów bezpieczeństwa maszyny.
ISO 6943 – badanie zmęczeniowe gumy
Wibroizolator zagęszczarki podlega ogromnej liczbie powtarzalnych cykli obciążenia.
Dlatego przy ocenie elastomerów ważne są nie tylko twardość i wytrzymałość statyczna, ale również odporność zmęczeniowa.
ISO 6943:2017 opisuje metodę badania odporności wulkanizowanej gumy na zmęczenie przy powtarzalnych odkształceniach rozciągających. W badaniu obserwowany jest rozwój pęknięcia prowadzący ostatecznie do uszkodzenia próbki.
Warto jednak pamiętać, że laboratoryjne badanie według ISO 6943 nie odwzorowuje wprost wszystkich obciążeń występujących w zagęszczarce.
Amortyzator w maszynie podlega jednocześnie ściskaniu, ścinaniu, drganiom i zmianom temperatury.
Norma jest więc ważnym punktem odniesienia dla oceny własności zmęczeniowych elastomeru, ale rzeczywista trwałość gotowego wibroizolatora zależy również od geometrii, połączenia gumy z metalem i warunków eksploatacyjnych.
Jak dobrać poduszkę zagęszczarki?
Przy zamawianiu zamiennika warto przygotować kilka podstawowych parametrów.
Najważniejsze są:
* średnica korpusu gumowego,
* wysokość korpusu,
* średnica gwintu,
* długość trzpienia,
* rodzaj mocowania,
* twardość gumy,
* liczba poduszek zastosowanych w maszynie.
Typowe gwinty spotykane w niewielkich maszynach budowlanych to między innymi M8, M10 i M12.
Nie należy jednak dobierać amortyzatora wyłącznie na podstawie oznaczenia gwintu.
Przykładowo:
M10 / Ø40 / H30 oznacza zupełnie inny element niż M10 / Ø70 / H40.
Większa średnica korpusu zmienia powierzchnię obciążaną i sztywność całej poduszki.
Zmiana wysokości zmienia natomiast sposób jej odkształcania podczas ścinania.
Jak prawidłowo zmierzyć starą poduszkę?
Najlepiej wykonać pomiar po demontażu elementu.
Należy zmierzyć:
1. średnicę gumowego korpusu,
2. wysokość samej gumy bez trzpieni,
3. średnicę gwintu,
4. długość części gwintowanej,
5. skok gwintu, jeżeli istnieją wątpliwości,
6. typ mocowania po obu stronach.
Jeżeli amortyzator jest silnie zdeformowany, jego aktualna wysokość może być mniejsza niż wymiar nominalny.
W takim przypadku warto porównać go z pozostałymi poduszkami albo dokumentacją maszyny.
Przydatne jest również zapisanie marki, modelu i numeru seryjnego zagęszczarki.
W przypadku popularnych urządzeń pozwala to porównać wymiar z katalogiem części.
Czy można założyć amortyzator o większej średnicy?
Nie zawsze.
Większy element może być bardziej wytrzymały statycznie, ale jednocześnie mieć inną sztywność.
Może przez to gorzej izolować drgania lub ograniczać wymagany ruch zespołu.
Wibroizolator powinien być traktowany jako element charakterystyki dynamicznej maszyny, a nie zwykłe mocowanie.
Jeżeli zmieniamy średnicę, wysokość albo twardość, zmieniamy również zachowanie całego układu.
Naturalny wybór właściwej [poduszki zagęszczarki](https://pol-gum.eu/p/produkt/5/amortyzatory/) powinien więc uwzględniać zarówno wymiary montażowe, jak i warunki obciążenia.
Szybki poradnik wymiany amortyzatora
Przed rozpoczęciem naprawy należy odłączyć maszynę i zabezpieczyć ją przed przypadkowym uruchomieniem.
W urządzeniach spalinowych warto również zamknąć dopływ paliwa.
Następnie należy:
7. podeprzeć zespół silnika lub ramę tak, aby po odkręceniu poduszki nie opadły,
8. oczyścić okolice mocowania,
9. odkręcić połączenia bez skręcania gumowego korpusu,
10. porównać stary i nowy element,
11. sprawdzić powierzchnie montażowe,
12. zamontować poduszkę bez wstępnego skręcenia,
13. dokręcić połączenia zgodnie z wymaganiami producenta maszyny,
14. skontrolować położenie zespołu napędowego,
15. po uruchomieniu sprawdzić zachowanie maszyny na biegu jałowym i podczas pracy.
Nie wolno dokręcać elementu poprzez obracanie korpusem gumowym.
Powoduje to wprowadzenie naprężenia skrętnego jeszcze przed uruchomieniem urządzenia.
Po rozpoczęciu pracy do naprężenia montażowego dochodzą drgania i ścinanie, co może znacznie skrócić trwałość poduszki.
Czy wymieniać jedną poduszkę czy komplet?
W przypadku kilku amortyzatorów pracujących wspólnie najlepiej ocenić wszystkie elementy.Jeżeli jedna poduszka zerwała się wskutek przypadkowego uszkodzenia mechanicznego, pozostałe mogą być nadal w dobrym stanie.
Jeżeli jednak awaria jest wynikiem starzenia, zmęczenia gumy albo kontaktu z paliwem, bardzo prawdopodobne jest, że pozostałe elementy są na podobnym etapie zużycia.
Zamontowanie jednej nowej, sztywnej poduszki obok trzech wyraźnie osłabionych może spowodować nierównomierny rozkład obciążenia.
W sprzęcie intensywnie użytkowanym lub wypożyczanym często rozsądniejsze jest zastosowanie kompletu o jednakowych parametrach.
Co sprawdzać przy okresowym serwisie zagęszczarki?
Kontrola poduszek może być wykonana w ciągu kilku minut.
Warto sprawdzić:
* pęknięcia gumy,
* oderwanie gumy od metalu,
* wycieki paliwa i oleju,
* spłaszczenie poduszek,
* kontakt elementów metalowych,
* stan gwintów,
* poluzowanie nakrętek,
* nietypowe przechylenie silnika.
W wypożyczalni sprzętu taką kontrolę warto wykonywać po każdym zwrocie urządzenia, szczególnie jeżeli użytkownik zgłasza:
* zwiększone wibracje uchwytu,
* „skakanie” maszyny,
* metaliczne stuki,
* problemy z prowadzeniem,
* wyraźnie większe drgania silnika.
Amortyzator jako element całego układu antywibracyjnego
Poduszka gumowo-metalowa nie pracuje samodzielnie.
Na poziom drgań maszyny wpływają również:
* stan mimośrodu,
* łożyska,
* mocowania silnika,
* pasek napędowy,
* uchwyt operatora,
* tuleje gumowe,
* stan płyty roboczej,
* prędkość obrotowa silnika.
Jeżeli nowe amortyzatory bardzo szybko ponownie pękają, nie należy automatycznie zakładać, że problemem jest jakość części.
Przyczyną może być uszkodzenie innego podzespołu powodujące nienormalne obciążenie mocowań.
Należy wtedy sprawdzić między innymi niewyważenie, luzy łożyskowe, geometrię ramy oraz sposób osadzenia silnika.
Podsumowanie – jak dobrać trwały wibroizolator?
Dobra poduszka zagęszczarki musi być dopasowana jednocześnie do obciążeń osiowych, poprzecznych i dynamicznych.
Nie wystarczy dobrać gwintu M8, M10 czy M12.
Znaczenie mają również średnica, wysokość, geometria, twardość gumy i jakość połączenia metal–guma.
W wielu zastosowaniach spotyka się twardość około 60–70 °ShA, ale wartość powinna wynikać z konstrukcji konkretnej maszyny, a nie być traktowana jako uniwersalny standard.
W sprzęcie narażonym na wycieki trzeba również zwracać uwagę na odporność elastomeru na olej i paliwo.
Podczas przeglądu należy szukać przede wszystkim pęknięć, rozwarstwień, spęcznienia i trwałego odkształcenia.
Nie warto czekać do całkowitego zerwania amortyzatora.
Uszkodzony element może zwiększać obciążenie pozostałych poduszek, ramy, mocowań silnika oraz układu operatora.
Z punktu widzenia firmy budowlanej lub wypożyczalni regularna kontrola niewielkiego elementu gumowo-metalowego jest znacznie tańsza niż późniejsza naprawa pękniętej ramy, uszkodzonych uchwytów czy zespołu napędowego.